- •Перечень сокращений
- •Предисловие
- •Введение
- •Часть 1. Архитектура и аппаратные средства микроконтроллера LPC214x
- •1.1 Общие сведения о микроконтроллерах LPC214x
- •1.2 Программистская модель процессорного ядра ARM7TDMI
- •1.2.1 Режимы работы ядра ARM7
- •1.2.2 Система регистров
- •1.2.3 Слово состояния программы
- •1.2.4 Организация памяти
- •1.3 Система команд
- •1.3.1 Команды арифметической и логической обработки
- •1.3.2 Команды умножения
- •1.3.3 Команды регистровой пересылки
- •1.3.4 Команды загрузки и сохранения регистров
- •1.3.5 Команды пакетного обмена с памятью
- •1.3.6 Команды передачи управления
- •1.3.7 Команды обращения к слову состояния программы
- •1.4 Методы адресации
- •1.4.1 Непосредственная адресация
- •1.4.2 Регистровая адресация
- •1.4.3 Косвенная адресация
- •1.4.4 Индексная адресация
- •1.5 Процедура начальной загрузки и режимы отображения памяти
- •1.6 Обработка исключительных ситуаций
- •1.7 Система тактирования
- •1.7.1 Выбор тактовой частоты микроконтроллера
- •1.7.2 Настройка тактирования периферийных устройств
- •1.8 Модуль ускорения памяти
- •1.9 Внешние выводы микроконтроллера
- •1.9.1 Служебные контакты
- •1.9.2 Программно-управляемые линии ввода-вывода
- •1.9.3 Альтернативные функции линий ввода вывода
- •1.10 Цифровые порты ввода-вывода
- •1.10.1 Управление портом через низкоскоростную шину
- •1.10.2 Управление портом через высокоскоростную шину
- •1.11 Система прерываний
- •1.11.1 Назначение системы прерываний
- •1.11.2 Процесс обработки прерываний IRQ
- •1.11.3 Процесс обработки быстрых прерываний FIQ
- •1.11.4 Регистры управления системой прерываний
- •1.11.5 Порядок настройки прерывания IRQ
- •1.11.6 Порядок настройки быстрого прерывания FIQ
- •1.11.7 Процедура обработки прерывания
- •1.11.8 Задержка обработки прерывания
- •1.12 Внешние прерывания
- •1.12.1 Регистры управления блоком внешних прерываний
- •1.12.2 Порядок настройки блока внешних прерываний
- •1.13 Таймеры-счетчики
- •1.13.1 Режим таймера и схема совпадения
- •1.13.2 Режим счетчика
- •1.13.3 Схема захвата
- •1.13.4 Управляющие регистры
- •1.13.5 Формирование интервалов времени через систему прерываний
- •1.13.6 Измерение периода и длительности импульса с помощью устройства захвата
- •1.13.7 Подсчет числа импульсов в единицу времени
- •1.14 Широтно-импульсный модулятор
- •1.14.1 Основы функционирования
- •1.14.2 Дополнительные возможности
- •1.14.3 Регистры управления ШИМ
- •1.14.4 Порядок настройки ШИМ
- •1.15 Аналого-цифровые преобразователи
- •1.15.1 Краткие сведения о встроенных АЦП
- •1.15.2 Общие рекомендации по использованию АЦП
- •1.15.3 Управляющие регистры
- •1.15.4 Порядок настройки АЦП
- •1.15.5 Программный запуск аналого-цифрового преобразователя
- •1.15.6 Запуск аналого-цифрового преобразователя по таймеру
- •1.15.7 Программный опрос готовности АЦП
- •1.15.8 Опрос готовности АЦП по прерыванию
- •1.15.9 Считывание и масштабирование результата АЦП
- •1.16 Цифро-аналоговый преобразователь
- •1.16.1 Регистр управления ЦАП
- •1.16.2 Рекомендации по применению ЦАП
- •1.17 Последовательный синхронный приемо-передатчик SPI
- •1.17.1 Назначение и основы функционирования интерфейса SPI
- •1.17.2 Управляющие регистры
- •1.17.3 Передача и прием данных в режиме ведущего
- •1.17.4 Передача и прием данных в режиме ведомого
- •1.18 Последовательный синхронный приемо-передатчик I2С
- •1.18.1 Назначение и основы функционирования интерфейса I2С
- •1.18.2 Управляющие регистры
- •1.18.3 Настройка модуля I2C
- •1.18.4 Типовые циклы обмена данными по шине I2C
- •1.19 Последовательный асинхронный приемопередатчик UART
- •1.19.1 Назначение и основы функционирования порта UART
- •1.19.2 Управляющие регистры
- •1.19.3 Настройка порта UART
- •1.19.4 Прием байта с опросом флага
- •1.19.5 Передача байта с опросом флага
- •1.19.6 Прием и передача данных с использованием прерываний
- •1.19.7 Прием и передача пакетов данных
- •1.19.8 Диагностика ошибок
- •1.19.9 Автоматическая настройка скорости
- •1.20 Часы реального времени
- •1.20.1 Основные возможности часов реального времени
- •1.20.2 Управляющие регистры
- •1.20.3 Рекомендации по применению
- •1.21 Управление питанием и идентификация источников сброса
- •1.21.1 Краткие сведения о мониторе питания
- •1.21.2 Управляющие регистры
- •Часть 2. Разработка и отладка программ с помощью современных инструментальных средств
- •2.1 Форматы представления чисел
- •2.1.1 Основные коды представления целых чисел
- •2.1.2 Форматы представление целых чисел, приятные в языке Си
- •2.1.3 Форматы чисел c плавающей точкой стандарта IEEE754
- •2.2 Основы программирования на языке Си
- •2.2.1 Структура программы
- •2.2.2 Числовые константы
- •2.2.3 Переменные и именованные константы
- •2.2.4 Оператор присваивания, выражения и операции
- •2.2.5 Условный оператор
- •2.2.6 Приведение и преобразование типов
- •2.2.7 Массивы
- •2.2.8 Строки символов
- •2.2.9 Структуры
- •2.2.10 Объединения
- •2.2.11 Указатели
- •2.2.12 Ветвление
- •2.2.13 Множественное ветвление
- •2.2.14 Цикл со счетчиком
- •2.2.15 Циклы с предусловием и постусловием
- •2.2.16 Функции
- •2.2.17 Некоторые директивы компилятора
- •2.2.18 Библиотека математических функций MATH.h
- •2.2.19 Функция создания форматированных строк SNPRINTF
- •2.2.20 Ассемблер в Си-программах
- •2.3 Интегрированная среда разработки Keil µVision 4
- •2.3.1 Создание проекта
- •2.3.2 Создание файла программы
- •2.3.3 Настройка проекта
- •2.3.4 Набор текста программы
- •2.3.5 Компиляция программы
- •2.3.6 Отладка программы
- •2.3.7 Основные отладочные инструменты среды Keil µVision 4
- •2.3.8 Управление распределением памяти
- •2.4 Методика отладки программ
- •2.4.1 Быстрый поиск ошибок
- •2.4.2 Ввод и вывод дискретных сигналов
- •2.4.3 Таймер-счетчик. Формирование интервалов времени
- •2.4.4 Таймер-счетчик. Формирование внешних сигналов совпадения
- •2.4.5 Таймер-счетчик. Счетчик внешних событий
- •2.4.6 Таймер-счетчик. Устройство захвата
- •2.4.7 Широтно-импульсный модулятор
- •2.4.8 Аналого-цифровой преобразователь
- •2.4.9 Цифро-аналоговый преобразователь
- •2.4.10 Приемопередатчик SPI
- •2.4.11 Приемопередатчик I2C
- •2.4.12 Приемопередатчик UART
- •2.4.13 Часы реального времени
- •2.5 О программировании ARM7 на ассемблере
- •2.5.1 Основные правила записи программ на ассемблере
- •2.5.2 Псевдокоманды
- •2.5.3 Директивы ассемблера
- •2.5.4 Макросы
- •2.5.5 Пример простой программы
- •2.6 Распространенные средства разработки и отладки
- •2.6.1 Демонстрационные платы EA-EDU-001 и EA-EDU-011
- •2.6.2 Внутрисхемный отладчик J-Link
- •2.6.3 Утилиты программирования ПЗУ LPC Flash Utility и FlashMagic
- •2.6.4 Программа-терминал 232Analyzer
- •2.6.5 Низкоуровневый редактор диска DMDE
- •Часть 3. Решение типовых задач локального управления
- •3.1 Формирование временной задержки с помощью цикла
- •3.1.1 Задание
- •3.1.2 Общие рекомендации
- •3.1.3 Алгоритм программы
- •3.1.4 Отладка
- •3.1.5 Дополнительные сведения о формировании временной задержки
- •3.2 Формирование дискретного сигнала с помощью таймера
- •3.2.1 Задание
- •3.2.2 Общие рекомендации
- •3.2.3 Алгоритм программы
- •3.3 Опрос дискретного датчика или кнопки
- •3.3.1 Задание
- •3.3.2 Общие рекомендации
- •3.3.3 Алгоритм программы
- •3.3.4 Отладка
- •3.4 Опрос состояния механических контактов с подавлением дребезга
- •3.4.1 Задание
- •3.4.2 Общие рекомендации
- •3.4.3 Алгоритм программы
- •3.4.4 Отладка
- •3.5 Опрос клавиатуры с автоповтором
- •3.5.1 Задание
- •3.5.2 Общие рекомендации
- •3.5.3 Алгоритм программы
- •3.5.4 Отладка
- •3.6 Формирование импульсного управляющего сигнала с помощью модуля ШИМ
- •3.6.1 Задание
- •3.6.2 Общие сведения
- •3.6.3 Алгоритм программы
- •3.6.4 Отладка
- •3.6.5 Синхронизация внешним сигналом
- •3.7 Формирование сигналов специальной формы с помощью ЦАП
- •3.7.1 Задание
- •3.7.2 Основы
- •3.7.3 Алгоритм программы
- •3.7.4 Повышение точности генерирования частоты
- •3.7.5 Выбор числа дискрет
- •3.8 Управление двухфазным шаговым двигателем
- •3.8.1 Задание
- •3.8.2 Общие сведения
- •3.8.3 Алгоритм программы
- •3.9 Применение ШИМ для формирования низкочастотных аналоговых сигналов
- •3.9.1 Задание
- •3.9.2 Основные сведения
- •3.9.3 Алгоритм основной программы
- •3.9.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.10 Управление символьным жидкокристаллическим индикатором
- •3.10.1 Задание
- •3.10.2 Управление модулем жидкокристаллической индикации
- •3.10.3 Разработка функции управления ЖКИ с ожиданием готовности
- •3.10.4 Функция вывода строки символов
- •3.10.5 Разработка функции инициализации модуля ЖКИ
- •3.10.6 Разработка тестовой программы
- •3.10.7 Управление ЖКИ с опросом флага готовности
- •3.10.8 Программирование произвольных символов
- •3.11 Управление матричным светодиодным индикатором
- •3.11.1 Задание
- •3.11.2 Основные рекомендации
- •3.11.3 Алгоритм основной программы
- •3.11.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.11.5 Реализация движения строки
- •3.12 Управление матричным жидкокристаллическим дисплеем
- •3.12.1 Управление дисплеем на основе контроллера PCF8833
- •3.12.2 Построение простейших геометрических фигур
- •3.13 Измерение постоянного напряжения
- •3.13.1 Задание
- •3.13.2 Основные рекомендации
- •3.13.3 Алгоритм основной программы
- •3.13.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания от АЦП
- •3.13.5 АЦП с циклическим опросом нескольких каналов
- •3.13.6 Автоматический выбор пределов измерения
- •3.14 Измерение параметров уровня переменного напряжения
- •3.14.1 Задание
- •3.14.2 Основные рекомендации
- •3.14.3 Алгоритм основной программы
- •3.14.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.15 Измерение ускорения с помощью трехосевого акселерометра
- •3.16 Измерение интервалов времени с помощью таймера
- •3.16.1 Задание
- •3.16.2 Общие рекомендации
- •3.16.3 Алгоритм основной программы
- •3.16.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.16.5 Повышение разрешающей способности путем усреднения
- •3.16.6 Введение поправок
- •3.17 Измерение частоты с помощью счетчика
- •3.17.1 Задание
- •3.17.2 Основные рекомендации
- •3.17.3 Алгоритм программы
- •3.17.4 Повышение точности измерений
- •3.18 Опрос цифрового датчика температуры. Интерфейс I2C
- •3.18.1 Задание
- •3.18.2 Общие рекомендации
- •3.18.3 Алгоритм программы
- •3.20 Обмен данными с электрически перепрограммируемым ПЗУ
- •3.20.1 Задание
- •3.20.2 Общие сведения о микросхемах EEPROM
- •3.20.3 Адресация в микросхемах EEPROM
- •3.20.4 Порядок чтения EEPROM
- •3.20.5 Порядок записи EEPROM
- •3.20.6 Разработка программы чтения EEPROM
- •3.20.7 Разработка функции записи блока данных в EEPROM
- •3.21 Интерфейс RS-232. Прием и передача простых команд
- •3.21.1 Задание
- •3.21.2 Алгоритм программы
- •3.21.3 Автоматическая настройка скорости
- •3.22.1 Задание
- •3.22.2 Основные рекомендации
- •3.22.3 Алгоритм программы
- •3.23 Интерфейс RS-232. Прием пакета переменной длины
- •3.23.1 Задание
- •3.23.2 Основы реализации
- •3.23.3 Алгоритм программы
- •3.24 Обмен данными с картой памяти Secure Digital
- •3.24.1 Задание
- •3.24.2 Общие сведения о карах FLASH-памяти SD/MMC
- •3.24.3 Команды SD/MMC
- •3.24.4 Процедура инициализации карты
- •3.24.5 Чтение и запись данных
- •3.24.6 Обработка ошибок
- •3.24.7 Комментарии к алгоритму и программе
- •Алфавитный указатель управляющих регистров
- •Список литературы
- •Содержание
5.Сформировать строб на линии E — импульс длительностью не менее 575 нс. Для этого установить высокий уровень на линии E с помощью регистра FIO1SET3, вызвать процедуру задержки с параметром , предварительно рассчитав числовое значение N по формулам 3.1.2, затем установить низкий уровень сигнала E через регистр FIO1CLR3.
6.Сформировать новую задержку, достаточную для завершения любой команды (не менее 1,71 мс).
3.10.4 Функция вывода строки символов
Основной функцией в библиотеке является подпрограмма вывода строки символов. Обозначим функцию PrintSymbol. Ее алгоритм показан на рисунке 3.10.3, б).
Функции передается два параметра: указатель Sym (строка символов) и байт Pos (номер позиции индикатора для первого символа). Переменная k служит счетчиком символов. Первый вызов функции LCDWrite обеспечивает выполнение команды индикатора Set DDRAM Address, то есть перемещение курсора в позицию Pos. Далее в цикле повторяется выполнение команды записи кода символа в память модуля индикации. Переменная-счетчик k используется как индекс массива и при каждом обращении инкрементируется ([k++]). Выполнение цикла продолжается до тех пор, пока не встретится символ конца строки — символ с кодом 0x00, обозначающий конец строки.
void PrintSymbol(char *Sym, char Pos)
{
char k=0; LCDWrite(0x80 | Pos,0); while (Sym[k]>0)
LCDWrite(Sym[k++],1);
}
3.10.5 Разработка функции инициализации модуля ЖКИ
Алгоритм функции инициализации показан на рисунке 3.10.3, в). Объявить функцию пустого типа
void LCDInit()
1. Выбрать высокоскоростной режим обмена с портами ввода-вывода через регистр SCS (раздел 1.10.2). Настроить на вывод все линии, задействованные для управления индикатором (по рисункам 3.10.1, 3.10.4). Можно рекомендовать использовать регистры FIO0DIRU и FIO1DIRU. Причем лучше для установки у них единиц использовать не команду присваивания, а логическое сложение, например
FIO0DIRU|= Код ;
Это сохранит неизменными остальные разряды, что очень важно в дальнейшем при сопряжении разрабатываемой библиотеки с другими программами.
2.Включить подсветку, установив высокий уровень на линии P0.30.
3.Обеспечить задержку не менее 50 мс, необходимую для начала работы модуля индикации.
193
5–6. С помощью функции LCDWrite подать на индикатор команды
Function Set, Display On и Clear Display. Значения управляющий битов указа-
ны в блок-схеме алгоритма.
3.10.6 Разработка тестовой программы
Тестовая программа должна содержать директиву подключения библиотеки функций управления ЖКИ
#include "LCD.C"
Блок-схема тестовой программы показана на рисунке 3.10.5, а).
1.Вызвать функцию инициализации ЖКИ
LCDInit();
2.Выполнить вывод одной или нескольких произвольных строк символов, вызывая функцию из библиотеки, например:
PrintSymbol("Preved, Medved!", Номер позиции );
Напомним, что позиции верхней строка индикатора нумеруются 0–15 (шестнадцатеричные значения 0x00–0x0F), а нижней — 64–79 (0x40–0x4F).
3.10.7 Управление ЖКИ с опросом флага готовности
Предлагается разработать полный аналог функции LCDWrite, рассмотренной в разделе 3.10.4, но вместо «слепого» ожидания готовности воспользуемся опросом флага. Алгоритм функции показан на рисунке 3.10.5, б). Блоки 1–4 полностью идентичны 3.10.3, а).
5. Здесь рекомендуется длительность строба 1,5 мкс. Это гарантирует, что период следования импульсов будет не меньше допустимых 1,2 мкс.
6–7. После формирования строба необходимо подготовиться к циклическому опросу флага готовности: для этого настроить портовую линию, отвечающую за сигнал DB7 на ввод (регистр FIO0DIR2), и установить сигналы
, .
8–9. Реализовать повтор в цикле while (...) ... ; строба пока на линии DB7 фиксируется низкий логический уровень. Строб формировать с той же временной задержкой 1,5 мкс.
10. Восстановить режим вывода для линии DB7.
3.10.8 Программирование произвольных символов
Память знакосинтезатора имеет восемь свободных позиций символы с кодами 0–7. Графическое изображение этих символов может быть запрограммировано произвольным образом. Для этого необходимо дать команду Set CGRAM Address, после чего подать байт, задающий графическое изображение одного столбца таблицы знакогенератора. Каждый байт определяет строку символа, причем старшие три бита не задействованы, поскольку символ состоит только из пяти столбцов. Полное изображение символа формирую 8 байт. Таким образом, адреса памяти знакогенератора с 0x00–0x07 соответствуют изображению символа с кодом 0x00, адреса с 0x08–0x0F — символа с кодом 0x01 и т. д.
194
Функция программирования символов незначительно отличается от функции вывода символов PrintSymbol. Предложим ее исходный текст.
void ProgSymbol(char *Mask, char Pos)
{
char k;
LCDWrite(0x40 | Pos,0);
for (k=0; k<8; k++) LCDWrite(Mask[k],1);
}
Функция выполнения команды
Основная программа Начало
1 Инициализация
ЖКИ
2
Вывод строки
3
Пустая команда
Начало |
6 |
|
|
|
|
1 |
Настроить |
|
линию DB7 на ввод |
|
|
Ввод Data, RS |
|
|
|
|
|
2 |
7 |
|
RS=0, RW=1 |
|
|
RW=0 |
|
|
|
|
|
3 |
8 |
|
Вывод RS |
|
|
Формирования |
|
|
|
|
|
4 |
импульса 1,5 мкс |
|
|
|
|
Вывод Data |
|
|
5 |
9 |
Да |
DB7=0 |
|
|
Формирования |
|
|
|
|
|
импульса 1,5 мкс |
|
|
|
Нет |
|
|
10 |
|
|
Восстановить режим |
|
|
вывода для линии DB7 |
|
|
Возврат |
|
а) |
б) |
Рисунок 3.10.5 –Алгоритмы основной программы взаимодействия с модулем ЖКИ (а) и функции выполнения команды с ожиданием флага готовности (б)
Адрес 0x00-0x07 0x08-0x0F 0x10-0x17 0x18-0x1F 0x20-0x27 0x28-0x2F 0x30-0x37 0x38-0x3F
Адреса памяти знакогенератора
Код 0x00 |
0x01 |
0x02 |
0x03 |
|
Код символа - 0x00 |
|
|
|
|
0x00 |
|
|
знакогенератора |
0x08 |
0x01 |
|
|
0x09 |
|
|
|
|
||
0x02 |
|
|
|
0x0A |
0x03 |
|
|
|
0x0B |
0x04 |
|
|
памяти |
0x0C |
0x05 |
|
|
0x0D |
|
|
|
Адреса |
||
0x06 |
|
|
0x0E |
|
|
|
|
||
0x07 |
|
|
|
0x0F |
0x04 |
0x05 |
|
0x06 |
|
|
0x07 |
Код символа – 0x01 |
|
|
|
|
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
= 0x00 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
= 0x0A |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
= 0x1F |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
= 0x1F |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
= 0x0E |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
= 0x04 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
= 0x00 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
= 0x00 |
Рисунок 3.10.6 – Схема адресов памяти знакогенератора (CGRAM)
195